專利名稱：激光加工系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對材料進行高精度加工的激光加工系統(tǒng)。
背景技術：
目前，激光加工系統(tǒng)已廣泛應用于各種材料的精加工，如對金屬、塑料、玻璃及陶瓷等材料進行切割、焊接、表面處理、打標、打孔等精加工；其具有加工速度快，精度高等特點。由于不同材料具有不同的吸收波長；因此，對于不同材料的激光精加工，需要選擇不同的激光加工系統(tǒng)來提供具有合適波長的激光束以用于材料加工。例如，對于玻璃及陶瓷等材料，一般選擇二氧化碳激光系統(tǒng)；對于金屬及塑料等材料，一般選用固體激光系統(tǒng)，如摻銣釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光系統(tǒng)。
然而，目前已廣泛應用的高性能材料一般是由多種材料復合而成，如印制線路板?，F(xiàn)有技術中，對于該種高性能材料的激光加工，通常是通過多個激光加工系統(tǒng)共同來執(zhí)行，操作人員根據(jù)待加工件的目標加工位置的材質(zhì)來選擇合適的激光加工系統(tǒng)以進行加工。但是，由于對待加工件的不同材質(zhì)的目標加工位置不能進行同步加工，待加工件必須在多個激光加工系統(tǒng)之間來回切換才可完成加工需求，而在每次切換過程中需對待加工件的目標加工位置進行重新定位，定位次數(shù)過于頻繁，進而導致加工精度不高；并且，待加工件在多個激光加工系統(tǒng)之間的切換也是一種時間浪費。另外，多個激光加工系統(tǒng)的采用，將導致總體設備投資成本較高。
有鑒于此，有必要提供一種激光加工系統(tǒng)，其可實現(xiàn)高精度的激光加工。

發(fā)明內(nèi)容下面將以實施例說明一種激光加工系統(tǒng)，其可實現(xiàn)高精度的激光加工。
一種激光加工系統(tǒng)，用于待加工件的激光加工，其包括一第一激光裝置，用于輸出一第一波長激光束，該第一波長激光束的波長為λ1；一第一光學構件，用于將第一波長激光束匯聚至待加工件的第一目標加工位置；一第二激光裝置，用于輸出一第二波長激光束，該第二波長激光束的波長為λ2，λ2≠λ1；一第二光學構件，用于將第二波長激光束匯聚至待加工件的第二目標加工位置，該第二目標加工位置與第一目標加工位置的吸收波長不同；一第三激光裝置，用于輸出一監(jiān)測激光束至第一目標加工位置與第二目標加工位置兩者中吸收波長較短的目標加工位置，該監(jiān)測激光束的波長位于可見光范圍內(nèi)；及一光偵測裝置，用于接收經(jīng)由該目標加工位置反射的監(jiān)測激光束以產(chǎn)生一監(jiān)測訊息。
相對于現(xiàn)有技術，所述激光加工系統(tǒng)，通過設置第一及第二激光裝置以輸出適于不同材質(zhì)加工的不同波長的激光束，其可同步執(zhí)行待加工件不同材質(zhì)的目標加工位置的激光加工，待加工件無須在多個激光加工系統(tǒng)之間切換，從而避免對待加工件目標加工位置的重新定位；另外，第三激光裝置及光偵測裝置的設置，可實現(xiàn)對待加工件的目標加工位置進行監(jiān)測；故該激光加工系統(tǒng)可大大增加待加工件的加工精度，并提升加工速度。

圖1是本發(fā)明實施例激光加工系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式下面將結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。
參見圖1，本發(fā)明實施例提供激光加工系統(tǒng)100，其包括第一激光裝置10，第一光學構件，第二激光裝置20，第二光學構件，第三激光裝置30，及光偵測裝置40。
第一激光裝置10用于輸出一待加工件200加工用第一波長激光束，該第一波長激光束的波長λ1較長，通常位于2.4-15微米的波長范圍內(nèi)，較適合于吸收波長較長的玻璃及陶瓷等材質(zhì)的激光加工。該第一激光裝置10包括第一激光器102，控制器104及冷卻器106。該第一激光器102用于產(chǎn)生一待加工件200加工用第一波長激光束；控制器104可用于精確設置第一激光器102的工作參數(shù)；冷卻器106可用于在第一激光器102工作過程中對其實施冷卻，以使第一激光器102保持在最佳工作溫度狀態(tài)。該第一激光裝置10通常為分子氣體激光裝置，其輸出的激光束的波長較長，位于中、遠紅外區(qū)(3.0-15微米)；如二氧化碳激光裝置，其具有一二氧化碳激光器，輸出波長為10.6微米，輸出功率范圍可為5瓦(W)-25千瓦(kW)，工作模式可為連續(xù)波模式。
第一光學構件用于將第一激光裝置10產(chǎn)生的第一波長激光束匯聚至待加工件200的目標加工位置202；該目標加工位置202的吸收波長較長，通常位于2.4-15微米的波長范圍內(nèi)。該第一光學構件包括阻斷光閥(BlockingShutter)12，及聚焦裝置19。該阻斷光閥12可用于調(diào)節(jié)第一波長激光束入射至聚焦裝置19的光斑大小。該聚焦裝置19用于將第一波長激光束匯聚成一具有預定大小的聚焦光斑；其優(yōu)選為一變焦鏡頭，如二組元變焦鏡頭，其可根據(jù)待加工件的目標加工位置202適當改變自身的焦距。該聚焦裝置19與阻斷光閥12的配合，可實現(xiàn)對第一波長激光束投射至待加工件200的目標加工位置202的光斑大小的調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，在阻斷光閥12與聚焦裝置19之間，從阻斷光閥12的光輸出側起至聚焦裝置19的光輸入側，依次可設置有聚焦透鏡組14、全反射鏡16a、聚焦透鏡組18、及全反射鏡16b。該聚焦透鏡組14、全反射鏡16a、聚焦透鏡組18、及全反射鏡16b的組合構成一光學偏轉構件，用于將第一波長激光束引導至聚焦裝置19。
第二激光裝置20用于輸出一待加工件200加工用第二波長激光束，該第二波長激光束的波長λ2較短，通常位于200-1200納米的波長范圍內(nèi)，較適合于吸收波長較短的金屬及塑料等材質(zhì)的激光加工。該第二激光裝置20包括第二激光器202，控制器204及冷卻器206。該第二激光器202用于產(chǎn)生一待加工件200加工用第二波長激光束；控制器204可用于精確設置激光器202的工作參數(shù)；冷卻器206可用于在第二激光器202工作過程中對其實施冷卻，以使第二激光器202保持在最佳工作溫度狀態(tài)。該第二激光裝置20通常為固體激光裝置，其產(chǎn)生的激光束的波長較短，如摻銣釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光裝置，及摻銣釩酸釔(Nd:YVO4)激光裝置，其分別包括一摻銣釔鋁石榴石激光器，及摻銣釩酸釔激光器，輸出波長均可為1064納米，輸出功率可為1毫瓦(mW)-5千瓦(kW)，工作模式可為脈沖波模式。另外，為獲取更短波長的激光束，可在上述固體激光裝置中設置一倍頻器，如內(nèi)設有磷酸二氫鉀(Potassium Dihydrogen Phosphate，KDP)晶體的倍頻器，使其產(chǎn)生的激光束的波長減半，也即其輸出波長可為532納米。
第二光學構件用于將第二激光裝置20產(chǎn)生的第二波長激光束匯聚至待加工件200的目標加工位置204；該目標加工位置204相對于目標加工位置202的吸收波長較短，其通常位于200-1200納米的波長范圍內(nèi)。該第二光學構件包括阻斷光閥(Blocking Shutter)22，及聚焦裝置29。該阻斷光閥22可用于調(diào)節(jié)第二波長激光束入射至聚焦裝置29的光斑大小。該聚焦裝置29用于將第二波長激光束匯聚成一具有預定大小的聚焦光斑；其優(yōu)選為一變焦鏡頭，如一二組元變焦透鏡，其可根據(jù)待加工件200的目標加工位置204適當改變自身的焦距。該聚焦裝置29與阻斷光閥22的配合，可實現(xiàn)對第二波長激光束投射至待加工件200的加工目標位置204的光斑大小的調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，在阻斷光閥22與聚焦裝置29之間，從阻斷光閥22的光輸出側起至聚焦裝置29的光輸入側，依次可設置有聚焦透鏡組24、二色鏡26、聚焦透鏡組28、及全反射鏡27。該聚焦透鏡組24、二色鏡26、聚焦透鏡組28、及全反射鏡27的組合構成一光學偏轉構件，用于將第二波長激光束引導至聚焦裝置29。
第三激光裝置30用于輸出一監(jiān)測激光束至待加工件200的目標加工位置204；該目標加工位置204具有相對于目標加工位置202較短的吸收波長。該第三激光裝置30通常選用輸出波長在可見光范圍內(nèi)(波長約為380-780納米)的激光裝置，如原子氣體激光裝置之一的氦氖(He-Ne)激光裝置，其輸出波長為632.5納米，輸出功率范圍可為0.5-100mW(毫瓦)；及離子(如Ar+，Kr+等)氣體激光裝置，其輸出波長在可見光紅光區(qū)域。在激光加工系統(tǒng)100的工作過程中，該第三激光裝置30產(chǎn)生一可見的監(jiān)測激光束并投射至待加工件200的目標加工位置204。本實施例中，該第三激光裝置30產(chǎn)生的可見激光束依次經(jīng)由全反射鏡32，棱鏡34、二色鏡26、聚焦透鏡組28、全反射鏡27、及聚焦裝置29投射至待加工件200的目標加工位置204。
光偵測裝置40用于接收經(jīng)由待加工件200的目標加工位置204反射的監(jiān)測激光束以產(chǎn)生一監(jiān)測訊息，進而實現(xiàn)對待加工件200的目標加工位置204進行監(jiān)測。在激光加工系統(tǒng)100的工作過程中，該光偵測裝置40接收由第三激光裝置30產(chǎn)生，并經(jīng)待加工件200的目標加工位置204反射的可見的監(jiān)測激光束，并產(chǎn)生一監(jiān)測訊息；操作人員可根據(jù)監(jiān)測訊息得知待加工件200的加工表面的具體狀態(tài)，如表面光潔度，進而可對第二激光裝置20的工作參數(shù)進行最優(yōu)化處理。本實施例中，該被待加工件200的目標加工位置204反射的監(jiān)測激光束依次經(jīng)由聚焦裝置29、全反射鏡27、聚焦透鏡組28、二色鏡26、及棱鏡34傳送至光偵測裝置40。
進一步的，該激光加工系統(tǒng)100還包括一工作臺50，該工作臺50可作水平、垂直及左右傾斜運動，以移動待加工件200的目標加工位置至聚焦光斑位置，進而實現(xiàn)對待加工件200的激光加工。
本發(fā)明實施例通過設置第一激光裝置10及第二激光裝置20以產(chǎn)生適于不同材質(zhì)加工的不同波長的激光束，其可同步執(zhí)行待加工件200的不同材質(zhì)的目標加工位置的激光加工，待加工件200無須在多個激光加工系統(tǒng)之間切換，從而避免對待加工件200目標加工位置的重新定位；另外，第三激光裝置30及光偵測裝置40的設置，可實現(xiàn)對待加工件200的加工表面進行監(jiān)測；故該激光加工系統(tǒng)100可大大增加待加工件的加工精度，并提升加工速度。
另，本領域技術人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如適當變激光加工系統(tǒng)的第一光學構件，及第二光學構件以用于本發(fā)明等設計，只要其不偏離本發(fā)明的技術效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種激光加工系統(tǒng)，用于待加工件的激光加工，其包括一第一激光裝置，用于輸出一第一波長激光束，該第一波長激光束的波長為λ1；一第一光學構件，用于將第一波長激光束匯聚至待加工件的第一目標加工位置；一第二激光裝置，用于輸出一第二波長激光束，該第二波長激光束的波長為λ2，λ2≠λ1；一第二光學構件，用于將第二波長激光束匯聚至待加工件的第二目標加工位置，該第二目標加工位置與第一目標加工位置的吸收波長不同；一第三激光裝置，用于輸出一監(jiān)測激光束至第一目標加工位置與第二目標加工位置兩者中吸收波長較短的目標加工位置，該監(jiān)測激光束的波長位于可見光范圍內(nèi)；及一光偵測裝置，用于接收經(jīng)由該目標加工位置反射的監(jiān)測激光束以產(chǎn)生一監(jiān)測訊息。
2.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述λ1的范圍為2.4-15微米。
3.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述λ2的范圍為200-1200納米。
4.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第一激光裝置為一分子氣體激光裝置。
5.如權利要求4所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述分子氣體激光裝置為一二氧化碳激光裝置。
6.如權利要求4所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第一激光裝置包括一分子氣體激光器，用于輸出第一波長激光束；一控制器，用于控制激光器的工作參數(shù)；及一冷卻器，用于冷卻該激光器。
7.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第二激光裝置為一固體激光裝置。
8.如權利要求7所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述固體激光裝置選自摻銣釔鋁石榴石激光裝置及摻銣釩酸釔激光裝置。
9.如權利要求7所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述固體激光裝置包括一固體激光器，用于產(chǎn)生第二波長激光束；一控制器，用于控制激光器的工作參數(shù)；及一冷卻器，用于冷卻該激光器。。
10.如權利要求9所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述固體激光器還包括一倍頻器，用于對該固體激光器的產(chǎn)生的第二波長進行倍頻。
11.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第三激光裝置選自離子氣體激光裝置及原子氣體激光裝置。
12.如權利要求11所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述原子氣體激光裝置為一氦氖激光裝置。
13.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學構件包括一聚焦裝置。
14.如權利要求13所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學構件還包括一阻斷光閥，其設于聚焦裝置的光入射側。
15.如權利要求13項所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述聚焦裝置為一變焦鏡頭。
16.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第二光學構件包括一聚焦裝置。
17.如權利要求16所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述第二光學構件還包括一阻斷光閥，其設于聚焦裝置的光入射側。
18.如權利要求16所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述聚焦裝置為一變焦鏡頭。
19.如權利要求1所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于該激光加工系統(tǒng)還包括一工作臺，其可沿水平及垂直方向運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光加工系統(tǒng)，其包括一第一激光裝置，用于輸出一第一波長激光束，該第一波長激光束的波長為λ
文檔編號H01S3/10GK1978120SQ200510102099
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月3日 優(yōu)先權日2005年12月3日
發(fā)明者陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司